CN104843320B - 一种绳索自适应长度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绳索自适应长度调节装置，包括上连接组件、张紧调节组件和下连接组件，上连接组件包括上圆盘组件、上支架和上移动架，上圆盘组件安装在上支架上，上支架包括上连接架及延伸架，上连接架的底部向下设置所述的延伸架，上支架上竖直设置有滑槽，上移动架能在滑槽内上下滑动，下连接组件包括下支架和下圆盘组件，下圆盘组件安装在下支架上，下支架固定安装在上移动架上，张紧调节组件包括导向支撑杆、移动座、左连杆滑块机构和右连杆滑块机构，上连接架的底部向下设置导向支撑杆，移动座活动穿装在导向支撑杆上。本发明巧妙利用了连杆滑块机构及压缩弹簧，利用机械结构自身的顺应能力，自适应地对目标机构进行调节，安全可靠。

Description

一种绳索自适应长度调节装置

技术领域

本发明属于张紧装置领域，更具体地，涉及一种绳索自适应长度调节装置。

背景技术

绳索作为一种高强度的柔性材料，能够传递长距离的负载，同时承载安全系数大，使用安全可靠，且自重重量轻，便于携带和运输，在工作的过程中，能够承受多种载荷的作用，具有较高的抗拉强度、抗疲劳强度和抗冲击韧性，因此绳索在各领域中得到了广泛的应用，尤其适用于牵引、拉拽、捆扎等方面的应用。由于绳索的独特性能，迄今为止国内外还未能找到一种更为理想的产品，可以全面或在一个领域内替代绳索。

在绳索的应用过程中，一般会涉及到机构尺寸的调节问题，这必然会影响绳索的松紧状态，一般绳索在传递动力或牵引拉拽的过程中，需处于张紧状态，若机构尺寸发生变化使得绳索变松，这将导致机构无法正常工作，因此需要依靠特定的调节装置或者人为手动地对绳索张紧状态进行调节，使得机构的功能得以顺利实现。

现如今机构中常见的绳索张紧装置一般采用人工手动调节，或者直接更换新的绳索，不仅麻烦而且效率低下。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种绳索自适应长度调节装置，可自适应地调节绳索的张紧状态，使机构在尺寸发生变化的情况下，绳索可以始终保持张紧的工作状态。装置简单巧妙、易于操作，调节过程迅速、有效。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种绳索自适应长度调节装置，包括上连接组件、张紧调节组件和下连接组件，上连接组件包括上圆盘组件、上支架和上移动架，所述上圆盘组件安装在上支架上，所述上支架包括上连接架和延伸架，所述上连接架的底部向下设置所述的延伸架，上支架上竖直设置有滑槽，所述上移动架能在滑槽内上下滑动，下连接组件包括下支架和下圆盘组件，下圆盘组件安装在下支架上，下支架固定安装在上移动架上，所述上圆盘组件和下圆盘组件用于安装第一绳索和第二绳索，所述张紧调节组件包括导向支撑杆、移动座、左连杆滑块机构和右连杆滑块机构，所述上连接架的底部向下竖直设置所述的导向支撑杆，所述移动座活动穿装在导向支撑杆上，所述左连杆滑块机构包括左连杆和左滑动座，右连杆滑块机构包括右连杆和右滑动座，所述左连杆和右连杆分别可转动安装在移动座上，左滑动座和右滑动座分别固定安装在下支架上，所述左连杆和右连杆上分别安装有左导轮和右导轮，所述左导轮和右导轮分别用于张紧第一绳索和第二绳索。

优选地，所述导向支撑杆的外侧套接有压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端抵接在上连接架上，下端抵接在移动座上以对移动座施加弹力。

优选地，所述上移动架上设置有第一长条孔，有第一螺栓穿过第一长条孔后将上移动架和上支架固定连接在一起。

优选地，所述上支架的延伸架上设置有第二长条孔，有第二螺栓穿过第二长条孔后将移动座和上支架固定连接在一起。

优选地，所述移动座包括固定连接在一起的连杆支架和弹簧连接座，所述弹簧连接座活动穿装在导向支撑杆上，所述连杆支架安装在上支架的延伸架上。

优选地，所述上移动架卡接在上支架的滑槽内。

优选地，所述导向支撑杆呈筒状，其顶端内壁向内延伸有环形凸台，有第三螺栓穿过上连接架及环形凸台后配合螺母将导向支撑杆连接在上连接架上，所述螺母位于环形凸台的下方，所述上连接架的底部设置有圆凹槽，所述圆凹槽的直径大于导向支撑杆的外径，所述导向支撑杆的顶端伸入圆凹槽内。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明设置了的上支架上设置了滑槽，能够使上移动架相对上支架发生上下位移，进而带动下连接组件相对上连接组件发生上下位移,因此产生调节机构总长度尺寸的效果；

2)本发明设置了张紧调节组件中的连杆滑块调节机构，当下连接组件相对上连接组件向上或向下发生相对位移，导致绳索的松紧程度发生变化时，其能够改变自身形态,因此产生调节绳索松紧状态的效果；

3)本发明的张紧调节组件中设置了压缩弹簧，压缩弹簧能够通过自身的形变对整个装置起到“多退少补”的作用,因此产生自适应调节绳索张紧程度的效果；

4)本发明弥补了现有的绳索应用领域中不具有绳索张紧调节装置，或只能人为手动调节绳索张紧状态的缺陷，加之本发明具有自适应调节的特点，准确有效、稳定可靠、安全系数高，极大提高了生产生活中的效率问题，适用于各种需要应用绳索或类似柔性材料的领域。本发明巧妙利用了连杆滑块机构及压缩弹簧，利用机械结构自身的顺应能力，自适应地对目标机构进行调节，安全可靠，适用范围广，具有很大的发展空间及应用前景。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图，此时机构处于档位一；

图2为本发明处于档位一时的示意图；

图3为本发明处于档位二时的示意图；

图4为本发明处于档位三时的示意图；

图5为本发明处于档位四时的示意图；

图6为本发明进行尺寸长度的调节时，上连接组件的示意图；

图7为本发明中压缩弹簧的安装示意图；

图8为本发明中张紧调节装置简化为连杆滑块机构后的机构示意图，其中去掉了压缩弹簧；

图9为张紧调节装置简化为连杆滑块机构后的机构示意图；

图10(a)～(d)分别为档位四～档位一的示意简图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图9所示，一种绳索自适应长度调节装置，包括上连接组件1、张紧调节组件2和下连接组件3，上连接组件1包括上圆盘组件10、上支架11和上移动架12，所述上圆盘组件10安装在上支架11上，所述上支架11包括上连接架111、延伸架112、第一上调节盖板113及第二上调节盖板114，所述上连接架111的底部向下设置所述的延伸架112，上支架11的第一上调节盖板113竖直设置有滑槽，所述上移动架12能在滑槽内上下滑动，下连接组件3包括下支架31和下圆盘组件30，下圆盘组件30安装在下支架31上，下支架31固定安装在上移动架12上，所述上圆盘组件10和下圆盘组件30用于安装第一绳索4和第二绳索5，所述张紧调节组件2包括导向支撑杆21、移动座22、左连杆滑块机构24和右连杆滑块机构25，优选地，所述上移动架12上设置有第一长条孔，有第一螺栓13穿过第一长条孔后将上移动架12和上支架11固定连接在一起。所述上支架11的延伸架112上设置有第二长条孔，有第二螺栓27穿过第二长条孔后将移动座22和上支架11固定连接在一起。优选地，所述移动座22包括固定连接在一起的连杆支架221和弹簧连接座222，所述弹簧连接座222活动穿装在导向支撑杆21上，所述连杆支架221安装在上支架11的延伸架112上。

所述上连接架111的底部向下竖直设置所述的导向支撑杆21，所述移动座22活动穿装在导向支撑杆21上，优选地，所述导向支撑杆21的外侧套接有压缩弹簧23，所述压缩弹簧23的上端抵接在上连接架111上，下端抵接在移动座22上以对移动座22施加弹力。所述左连杆滑块机构24包括左连杆241和左滑动座242，右连杆251滑块机构25包括右连杆251和右滑动座252，所述左连杆241和右连杆251分别可转动安装在移动座22上，左滑动座242和右滑动座252分别固定安装在下支架31上，所述左连杆241和右连杆251上分别安装有左导轮243和右导轮253，所述左导轮243和右导轮253分别用于张紧第一绳索4和第二绳索5。

进一步，所述上移动架12卡接在上支架11的滑槽内，以产生摩擦力，能有效防止上移动架12从上支架11的滑槽内滑出。

图1所示为本发明的整体结构示意图，本装置共设置了四个档位，每个档位之间有20mm的调节范围，档位一为机构处于尺寸最长的状态，往上依次缩减为档位二、档位三、档位四，如图1和图2所示为机构处于档位一，既机构处于尺寸最长状态，图3所示为机构处于档位二，图4所示为机构处于档位三，图5所示为机构处于档位四，为了使描述更加清晰，将档位一，即机构处于尺寸最长状态时设置为机构运动的初始状态。

所述上连接组件1主要用于调节机构的整体尺寸长度，上圆盘组件10包括第一上圆盘101和第二上圆盘102，所述第一螺栓13包括第一上紧固螺钉131和第一上紧固螺钉132，其中第一上调节盖板113和第二上调节盖板114对接在一起，之间留有滑槽，形成矩形轨道，上移动架12放置于滑槽中，可以沿滑槽滑动，如图6所示，将第一上紧固螺钉131和第一上紧固螺钉132松开，上移动架12可自由在限定的量程内上下移动，每移动20mm为一个档位，当其移动到目标档位时，将第一上紧固螺钉131和第一上紧固螺钉132拧紧，便将整体机构固定在该档位对应的位置，机构在该档位下的尺寸便被固定，因此在滑槽内上下移动上移动架12，便可对机构的尺寸长度进行调节。第一上圆盘101和第二上圆盘102固定在上连接组件1上，不发生相对移动，其中第一绳索4的一端固定在第一上圆盘101上，第二绳索5的一端固定在第二上圆盘102上。

下圆盘组件30包括第一下圆盘301和第二下圆盘302，其中下支架31和上连接组件1中的上移动架12固联，又因为第一下圆盘301及第二下圆盘302均安装在下连接组件3上，因此下连接组件3可随上移动架12一起上下移动，从而改变整个装置的尺寸长度。所述第一绳索4的另一端和第一下圆盘301固定，第二绳索5的另一端和第二下圆盘302固定，又因为第一上圆盘101、第二上圆盘102不会相对于上支架11移动，第一下圆盘301、第二下圆盘302不会相对于下支架31移动，因此当下连接组件3相对上连接组件1在竖直方向移动时，第一绳索4和第二绳索5的松紧状态必然发生变化，因为第一绳索4和第二绳索5的放置和走向为左右对称的形式，因此两绳索的变化情况是一致的。若没有设置张紧调节组件2，则下连接组件3向上移动时，绳索第一绳索4和第二绳索5会变松，反之若向下移动，则第一绳索4和第二绳索5会被拉紧。

所述张紧调节组件2安装于上连接组件1和下连接组件3之间，对缠绕于其上的第一绳索4和第二绳索5起到张紧调节的作用。该张紧调节组件2主要包括第三螺栓26、第二螺栓27、导向支撑杆21、移动座22、压缩弹簧23、左连杆滑块机构24、右连杆滑块机构25及连杆铰接轴28，其中移动座22包括连接支架和弹簧连接座222，左连杆滑块机构24包括左连杆241、左滑动座242、左导轮243、第一导轮轴244、第一导轮支架245、第二导轮支架246，右连杆滑块机构25包括右连杆251、右滑动座252、右导轮253、第二导轮轴254、第三导轮支架255、第二导轮支架246。左滑动座242通过第一导轮支座2421安装在下支架31上，右滑动座252通过第二导轮支座2521安装在下支架31上，其中导向支撑杆21上端通过第三螺栓26连接在上连接架111上，另一端则穿过弹簧连接座222中间的圆通孔，导向支撑杆21与弹簧连接座222之间有一定的间隙，二者可发生相对移动。连杆支架221、左连杆241、右连杆251均连接在弹簧连接座222上，因此它们均可随弹簧连接座222一起相对上连接组件1产生相对移动，其中连杆支架221固定在弹簧连接座222上，左连杆241和右连杆251通过连杆铰接轴28与连杆支架221活动连接，左连杆241、右连杆251和连杆支架221之间可绕轴心发生相对转动，三者的连接部分可看成一个铰接点，如图8中所示的铰接点。第一导轮支座2421和第二导轮支座2521固定在下支架31上，因此可随下支架31一起相对上连接组件1做竖直方向的运动，优选地，左连杆241和右连杆251上设计了矩形通槽，左滑动座242和右滑动座252对应穿过左连杆241和右连杆251上的矩形通槽，可沿对应的矩形通槽滑动，可简化为连杆滑块机构，如图8中所示。第一导轮支架245、第二导轮支架246、第一导轮轴244及左导轮243组成一导向机构，其中左导轮243可相对第一导轮轴244相对转动，同理第三导轮支架255、导轮支架d256第二导轮轴254及右导轮253也组成一导向机构，第一绳索4和第二绳索5分别绕过两导向机构，因为与绳索直接接触的为可自由转动的导轮，因此极大地提高了绳索运动的灵活性和传递效率，同时也很大程度上延长了绳索的使用寿命。为了更加清晰地描述该绳索张紧调节装置的机构设计及工作原理，这里在不影响整个机构的表达的情况下，先将压缩弹簧23去掉，此时该绳索张紧调节装置可简化为一连杆滑块机构，如图8所示。左滑动座242和右滑动座252固定在所述下连接组件3中的下支架31上，可随下连接组件3一起移动，图10(a)～(d)中虚线表示的为机构由低档位调节到高档位，即下连接组件3相对上连接组件1向上移动后，各零部件所处的新位置，从图10(a)～(d)中可以看出，由于铰接点是固定不动的，因此当装置向上移动时，张角变大，同理当装置向下移动时，张角变小，又因为第一绳索4和第二绳索5分别绕过两个导轮，因此当装置向上移动时，第一绳索4和第二绳索5变松，而此时两连杆之间的张角变大，因而使得变松的绳索重新恢复张紧状态，当装置向下移动时，第一绳索4和第二绳索5被绷得更紧的趋势，此时两连杆之间的张角变小，因而使得绳索保持合适的张紧状态。

但是如果仅使用上述左连杆滑块机构24和右连杆滑块机构25，如发明内容中所述，可能出现三种情况：1、所述张紧调节组件2中的左连杆241和右连杆251之间的张角太小，导致绳索没有被绷紧；2、绳索刚好张紧；3、所述张紧调节组件2中的左连杆241和右连杆251之间的张角太大，导致机构无法运动到目标档位。

为了解决上述问题，本发明巧妙地利用了压缩弹簧23，所述压缩弹簧23沿轴向套在导向支撑杆21外部，两者之间有一定的间隙，可发生相对移动，压缩弹簧23的一端固定在上连接架111上，另一端固定在弹簧连接座222上，如图7所示，因此弹簧连接座222可相对上连接组件1上下运动，简化成连杆滑块机构后如图9所示，此时左连杆241和右连杆251的铰接点可在弹簧的作用下，上下竖直运动一定的范围，当机构尺寸变化导致左连杆241和右连杆251之间的张角发生变化后，若此时绳索仍未张紧，则所述压缩弹簧23向下伸长，带动铰接点向下运动，使张角张得更开，直到绳索绷紧；若此时绳索刚好处于张紧状态，则压缩弹簧23不发生变化；若此时绳索过于绷紧，则压缩弹簧23被压缩，带动铰接点向上运动，使张角变小，绳索得到放松，直到处于合适的张紧状态。可见压缩弹簧23在本发明中处于至关重要的地位，其对整个装置起到“多退少补”的作用，使整个装置可在无人工干预的情况下实现对绳索的自适应张紧调节，为了让压缩弹簧23可以顺利实现其“多退少补”的功能，对压缩弹簧23的设计和选型显得极为重要，既要有足够的刚性，使得弹簧在伸长的过程中可以推动铰接点，带动装置发生运动，同时又不能刚性太大，导致弹簧在需要被压缩的情况下无法被压缩。

本发明设置第一档位时为初始状态，压缩弹簧23在此时处于初始安装状态，为了使其可以实现缩放功能，需要在初始安装的时候对该压缩弹簧23设置一个预压缩量，使其在工作过程中可利用其自身形变，来弥补图8中所示的连杆滑块机构所无法调节的余量。本发明通过测量来对所述压缩弹簧23的预压缩量进行数据上的确定，在Auto CAD软件中，对机构调节到不同档位时进行二维平面模拟，如图10(a)～(d)所示，然后在软件中实际测量绳索的长度，得到△L，即下连接组件3相对上连接组件1向上移动后绳索总长的变化量，需保证△L在压缩弹簧23的预压缩量(也即弹簧的可伸长量)范围内，同时也需要保证△L在压缩弹簧23可被压缩的量程范围内，这样才能够保证所述压缩弹簧23“多退少补”的功能可以得到顺利的实现。

所述连杆支架221中间开有螺纹孔，所述第二螺栓27穿过延伸架112上的第二长条孔，通过该螺纹孔与连杆支架221相连接，当所述第二螺栓27处于松开状态时，第二螺栓27可以在延伸架112上的第二长条孔中自由滑动，此时压缩弹簧23才能够实现伸缩，发挥其调节功能，当所述第二螺栓27处于拧紧状态时，则将连杆支架221固定在了延伸架112上，此时压缩弹簧23将无法运动，整个张紧调节组件2的形状也将保持不变。

本发明在完成绳索的张紧调节工作后，此时绳索已自动调节至合适的张紧状态，机构也处于平衡稳定状态，此时将第二螺栓27拧紧，所述自适应绳索张紧调节装置将被固定住，无法继续活动，第一绳索4和第二绳索5在接下来的工作过程中将一直保持张紧状态，直到下一次对机构档位的调节，当需要调节机构档位时，要松开第二螺栓27，所述压缩弹簧23才能发挥作用。

在安装导向支撑杆21时，考虑到由于加工精度、元器件制作精度、设计误差等一系列难以避免的因素可能导致导向支撑杆21与弹簧连接座222之间不同轴，或者导向支撑杆21在空间中的位置不垂直，这些情况都可能导致所述张紧调节装置无法灵活自由地运动，甚至在调节过程中直接卡死。为了解决这个问题，优选地，所述导向支撑杆21呈筒状，其顶端内壁向内延伸有环形凸台，有第三螺栓26穿过上连接架及环形凸台后配合螺母将导向支撑杆21连接在上连接架上，所述螺母位于环形凸台的下方，所述上连接架的底部设置有圆凹槽，所述圆凹槽的直径大于导向支撑杆21的外径，所述导向支撑杆21的顶端伸入圆凹槽内。另外，导向支撑杆21与弹簧连接座222上的圆柱槽之间也留有一定的缝隙，使得导向支撑杆21可四面晃动，同时用于固定导向支撑杆21与上连接架111的第三螺栓26并未将导向支撑杆21轴向固定在上连接架111上，而是留有一定的安装间隙，使得导向支撑杆21可自由晃动，由于所述导向支撑杆21可自由晃动，因此可弥补一系列误差对所述张紧调节装置的影响。

本发明可在机构的尺寸发生变化的同时，自动调节自身的张紧状态，使绳索始终保持张紧状态，从很大程度上节省了人力及时间，提高了工作效率。该装置简单有效，可应用于机械臂等各类机械结构当中。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种绳索自适应长度调节装置，包括上连接组件、张紧调节组件和下连接组件，上连接组件包括上圆盘组件、上支架和上移动架，所述上圆盘组件安装在上支架上，所述上支架包括上连接架和延伸架，所述上连接架的底部向下设置所述的延伸架，上支架上竖直设置有滑槽，所述上移动架能在滑槽内上下滑动，下连接组件包括下支架和下圆盘组件，下圆盘组件安装在下支架上，下支架固定安装在上移动架上，所述上圆盘组件和下圆盘组件用于安装第一绳索和第二绳索，其特征在于：

所述张紧调节组件包括导向支撑杆、移动座、左连杆滑块机构和右连杆滑块机构，所述上连接架的底部向下竖直设置所述的导向支撑杆，所述移动座活动穿装在导向支撑杆上，所述左连杆滑块机构包括左连杆和左滑动座，右连杆滑块机构包括右连杆和右滑动座，所述左连杆和右连杆分别可转动安装在移动座上，左滑动座和右滑动座分别固定安装在下支架上，所述左连杆和右连杆上分别安装有左导轮和右导轮，所述左导轮和右导轮分别用于张紧第一绳索和第二绳索，所述左连杆和右连杆上分别设有矩形通槽，左滑动座和右滑动座分别对应穿过左连杆和右连杆上的矩形通槽并可沿对应的矩形通槽滑动。

2.根据权利要求1所述的一种绳索自适应长度调节装置，其特征在于：所述导向支撑杆的外侧套接有压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端抵接在上连接架上，下端抵接在移动座上以对移动座施加弹力。

3.根据权利要求1所述的一种绳索自适应长度调节装置，其特征在于：所述上移动架上设置有第一长条孔，有第一螺栓穿过第一长条孔后将上移动架和上支架固定连接在一起。

4.根据权利要求1所述的一种绳索自适应长度调节装置，其特征在于：所述上支架的延伸架上设置有第二长条孔，有第二螺栓穿过第二长条孔后将移动座和上支架固定连接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种绳索自适应长度调节装置，其特征在于：所述移动座包括固定连接在一起的连杆支架和弹簧连接座，所述弹簧连接座活动穿装在导向支撑杆上，所述连杆支架安装在上支架的延伸架上。

6.根据权利要求1所述的一种绳索自适应长度调节装置，其特征在于：所述上移动架卡接在上支架的滑槽内。

7.根据权利要求1所述的一种绳索自适应长度调节装置，其特征在于：所述导向支撑杆呈筒状，其顶端内壁向内延伸有环形凸台，有第三螺栓穿过上连接架及环形凸台后配合螺母将导向支撑杆连接在上连接架上，所述螺母位于环形凸台的下方，所述上连接架的底部设置有圆凹槽，所述圆凹槽的直径大于导向支撑杆的外径，所述导向支撑杆的顶端伸入圆凹槽内。